生物酶通过灵活运用协同催化、串联催化机制,能够在成分复杂的细胞质中精准调控生物大分子的一级结构,进而赋予其高效、专一功能。受此启发,基于单一催化剂在不同条件下催化不同聚合反应的可切换聚合(Switchable Polymerization)是高分子合成化学的研究热点。借助催化剂对光、电、化学刺激的响应性,可切换聚合策略使不同反应能够彼此不受干扰地有序进行,从而精准、高效合成复杂结构高分子。一般地,可切换聚合包含两种或者多种开环聚合反应类型,金属-氧活性种在转换过程中不发生变化,因此主要应用于合成聚碳酸酯-b-聚酯、聚碳酸酯-b-聚醚以及聚酯-b-聚醚等线形聚合物。
图1. 基于钴氧键/钴碳键定量转换的可切换聚合反应一锅法合成复杂结构高分子
图2. TEMPO官能化超支化环氧聚合物改性环氧树脂
具体而言,利用(salen)CoIIICl催化GA的区域选择性开环反应,CO的插入将钴氧键中间体定量转化为可自由基聚合的引发剂(inimer)。在可见光作用下,inimer发生钴碳键的均裂反应生成含有丙烯酸酯结构基元的双功能羰基自由基。双功能羰基自由基引发GA的可控自由基聚合,且作为支化位点参与反应,生成分子量分布较窄的超支化环氧化合物。利用可见光的“开/关”作用精准控制超支化链的增长过程,进而调控超支化环氧化合物的相对分子质量和支化度。在双酚F型环氧树脂(DGEBF, YDF-170)中,仅添加4 wt %的超支化环氧化合物就使环氧树脂固化物的冲击强度从1.92kJ/m2提高至2.35kJ/m2、玻璃化温度从66℃升高至87℃。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-37334-x
- 中南民大张道洪教授/姜宇副教授团队 Angew:基于超支化结构构建高强高韧水凝胶 2023-09-05
- 四川大学吴锦荣教授团队《Chem. Mater.》:强韧材料在玻璃态下自修复的新进展 2023-01-17
- 宁波材料所茅东升研究员/陈海明副研究员 JMCA:离子封端超支化感应型高强度胶粘剂 2023-01-13
- 北化尹梅贞教授课题组 Angew:光控可切换肿瘤治疗 →从光动力/光热到长效化动力治疗 2024-04-10
- 东南大学李全院士团队 Angew: 含查尔酮液晶弹性体的原位光控取向 2024-01-11
- 吉大吴宗铨教授/合工大周丽团队 Angew:光控的对映选择性和螺旋选择性-活性聚合 2023-11-17
- 大连理工大学蹇锡高院士团队引领界面层设计革新 - 创新技术助力高温环境下的CFRP性能提升 2024-04-22